Företaget 'Anonima Lombardo Fabbrica Automobili' grundades 1909 av den italienske aristokraten Ugo Stella, som tidigare varit involverat i försöket att etablera det franska märket Darraq i Italien. Stella såg till att ALFA kunde överta Darraq's fabrik i Portello, som är en förort till Milano, och började tillverka bilar, som konstruerades av chefsingenjör Giuseppe Merosi.
Under första världskriget övertogs företaget av affärsmannen, akademikern och politikern Nicola Romeo från Neapel, och företaget blev känt som Alfa Romeo. Direkt efter kriget engagerade man sig framgångsrikt i biltävlingar med förare som Giuseppe Campari, Antonio Ascari, Ugo Sivocco (som också var chef för testavdelningen) och Enzo Ferrari.
Ferrari, som annars var återförsäljare av Alfa Romeo, skulle komma att spela en viktig roll för de närmaste 15 åren. Det var bla Ferrari som föreslog att man skulle anställa Luigi Bazzi 1923, då denne fått gå från Fiat. Under tiden arbetade Merosi och hans tekniker på Alfa Romeo P1, som skulle debutera i Italiens GP på Monza 1923 med Ascari och Sivocco som förare. Men på träningen dog Sivocco i en olycka och man drog tillbaka bilarna.
Bazzi anställde den unge designern Vittorio Jano från Fiat, som snabbt designade Alfa Romeo P2. Denna debuterade i Frankrikes GP 1924, där Campari vann stort. Ascari vann sedan i Italiens GP. Modellen var så framgångsrik att Fiat bestämde sig i slutet samma år för att sluta tävla för att slippa bli förödmjukade!
1925 fortsatte man att dominera racingen, fastän Ascari dödades i Frankrikes GP. Alfa Romeo bestämde sig dock för att sluta med GP-racing vid årets slut, för att istället satsa på sportvagnsracing med bland annat Alfa Romeo 1750.
Först 1929 återupptog Alfa Corse sin satsning på GP-racing i händerna på Enzo Ferrari som grundade Scuderia Ferrari med Achille Varzi och Brilli-Peri som förare, medan fabriken fortsatte med sportvagnsracing. 1930 fick Varzi istället sällskap av Tazio Nuvolari. 1932 debuterade Alfa Romeo P3 i händerna på Nuvolari, men konkurrensen från de tyska märkena var så stark att man bestämde sig för att sluta tävla i slutet av året.
Samma år kom Alfa Romeo under statlig kontroll och den nye chefen Ugo Gobbato var inte alls intresserad av racing. Efter flera månaders övertalning fick dock Ferrari tillgång till Alfa Romeo P3, med Luigi Fagioli och veteranen Campari som förare. Bilen var dock inte helt konkurrenskraftig och i Italiens GP förolyckades Campari. 1935 utklassade dock Nuvolari alla tyska konkurrenter i Tysklands GP på Nürburgring.
Bilarna hade blivit föråldrade och 1937 bestämde sig Alfa Romeo för återigen bli framgångsrika. Dels anställde man spanjoren Wifredo Ricart internt och dels köpte man 70% (eller 80%) av Scuderia Ferrari. Ricart och Ferrari utvecklade sedan varsin design parallellt. Ferrari's design, gjord av Gioacchino Colombo och som kallades Alfa Romeo 158, eller Alfetta, övertogs av fabriken 1938 och 1939 blev Ferrari blev uppsagd. Nu startade dock andra världskriget och Alfettorna ställdes undan.
Efter kriget formerade den nye tävlingschefen Giovanbattista Guidotti snabbt ett nytt team med Varzi, Nino Farina, greve Felice Trossi och fransosen Jean-Pierre Wimille. Alfettorna nådde vissa framgångar men efter en intern dispyt mellan Varzi och Farina om vem som skulle vara teamledare sparkades Farina 1936. Snabbast var dock Wimille. 1948 förolyckades Varzi i Schweiz GP och när Wimille förolyckades 1949 drog sig Alfa Romeo tillbaka resten av året.
1950 startade den nya serien Formel 1 och Alfa Romeo återvände med Farina, Juan-Manuel Fangio och Luigi Fagioli, varpå Farina tog Formel 1's första världsmästerskap. 1951 introducerades den uppfräschade Alfa Romeo 159 med vilken Fangio blev världsmästare. Modellen var dock inte helt konkurrenskraftig jämfört med Ferrari's bilar och efter säsongens slut drog sig Alfa Romeo ur Formel 1 igen.
Alfa Romeo fortsatte dock att tävla framgångsrikt med sportvagnar, bla med den berömda Alfa Romeo Disco Volante, och i början av 1960-talet gav chefsingenjören Orazio Satta klartecken för utvecklingen av en boxertolva som den nya tävlingsavdelningen Autodelta kunde använda. Autodelta bildades bla av den förre Ferrari-teknikern Carlo Chiti och låg strax utanför Milano.
I början använde Autodelta modifierade standardvagnar men 1967 satsade man på sportvagnsracing med den beryktade Alfa Romeo Tipo 33. Till en början var den otillförlitlig och under tester dog tre förare mellan 1967 och 1969. Så småningom löstes alla problem och 1974 började framgångarna komma varpå man tog titeln 1975 och 1977.
Den flata tolvan var så bra att Brabham använde den i sin Formel 1 bil från 1976 till 1979, då Alfa Romeo återkom med ett eget Formel 1 team igen. Framgångarna var dock blandade och 1985 avslutades satsningen. Till och med 1988 levererades dock Alfa's dåvarande V8 under namnet Osella till Ligier.
Därefter har Alfa Romeo varit mycket framgångsrika inom standardvagnsracing.